سیکل برایتون بخش آخر

[amir315hossein]

هم‌چنین در این نمودار توان خروجی چند توربین واقعی نیز بر حسب دمای ورودی به توربین نشان داده شده.





سیکل برایتون در موتور رم‌جت


عمدتا موتور‌های جت، مبتنی بر سیکل برایتون کار می‌کنند. «رم‌جت» (Ramjet) یک نوع موتور جت است که در سرعت‌های بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این موتور‌ها از کمپرسور استفاده نمی‌شود؛ بنابراین از حرکت رو به جلوی موتور به‌منظور فشرده‌سازی هوا استفاده می‌شود. در زیر شماتیکی از این موتور نشان داده شده است.




جالب است بدانید که در این نوع از موتور، بخش متحرکی وجود ندارد. فرآیند‌های انجام شده در موتور رم‌جت به شرح زیر هستند.
0→3
: فشرده‌سازی آیزنتروپیک به همراه کاهش شدید عدد ماخ (M0→M3<<1
)
3→4
: احتراق فشار ثابت
4→5
: انبساط آیزنتروپیک در نازل

با توجه به این‌که عمدتا این موتور‌ها به منظور ایجاد سرعت‌‌های بالا تولید می‌شوند، بنابراین راندمان آن‌ها را بر حسب عدد ماخ ورودی به موتور (M0) بیان می‌کنند. در ادامه رابطه بین راندمان یک موتور رم‌جتِ مبتنی بر سیکل برایتون و ماخ ورودی به آن، شرح داده شده.



مثال‌

مطابق با شکل زیر سیکل برایتونی را تصور کنید که هوا با دمای ۲۷ درجه و فشار ۰.۱ مگاپاسکال به آن وارد می‌شود. با فرض این‌که نسبت فشارِ کمپرسور و توربین، ۶.۲۵ و ماکزیمم دمای سیکل ۸۰۰ درجه باشد، موارد زیر مطلوب است:
[list=1]
[*]کار خالص انجام شده توسط توربین
[*]کار مصرفی کمپرسور
[*]مقدار حرارت اضافه شده در فرآیند احتراق
[*]راندمان سیکل
[/list]
از آنجایی که سیال در کمپرسور فرآیندی آیزنتروپیک را تجربه می‌کند، بنابراین می‌توان با استفاده از نسبت فشار ارائه شده برای آن، نسبت دمایش را محاسبه کرد و پس از آن با توجه به معلوم بودن دمای ورودی، دمای خروجی کمپرسور را بدست آورد. این مراحل به صورت زیر انجام می‌شوند.

از قانون اول می‌دانیم که انرژی منتقل شده به سیال در کمپرسور، برابر با کار انجام شده روی سیال است. در نتیجه کارِ کمپرسور را می‌توان به شکل زیر محاسبه کرد.

دقیقا به همین شکل می‌توان دمای خروجی از توربین را یافت و پس از آن، کار انجام شده توسط توربین را محاسبه کرد. در نتیجه می‌توان گفت:
از آنجایی که دمای خروجی از محفظه احتراق (همان دمای ماکزیمم که در صورت مسئله بیان شده) و دمای ورودی به آن معلوم است، انتقال حرارت صورت گرفته در محفظه احتراق به صورت زیر بدست می‌آید.

با بدست آمدن حرارت ورودی به سیستم و کار خروجی از توربین، راندمان به شکل زیر قابل محاسبه است.

مثال بالا نمونه‌ای بسیار ساده از محاسبات مربوط به سیکل برایتون است. در حالت واقعی، فرآیند‌ها دقیقا به صورت فشار ثابت و آیزنتروپیک نیستند، بنابراین برای آن‌ها ضرایبی از خطا را در نظر می‌گیرند. برای فراگیری روابط حاکم بر دیگر سیکل‌های ترمودینامیکی

می‌توانید از آموزش ترمودینامیک 2  استفاده کنید